バルブの流動抵抗係数と圧力損失

バルブ抵抗と圧力損失は異なりますが、非常に密接に関連しているため、その関係を理解するには、まず抵抗係数と圧力損失係数を理解する必要があります。 流動抵抗係数は、異なる流動構造、バルブ開度、媒体の流量に依存し、可変値です。 一般的に言えば、バルブの構造が固定されている場合、一定の開度での流動係数は固定されており、流動係数に基づいてバルブの入口圧力と出口圧力を計算できます。これが圧力損失です。

流量係数（流出係数）は、バルブの流量を測る重要な指標です。これは、バルブを通過する単位圧力あたりの流体の損失流量を表します。値が高いほど、流体がバルブを通過する際の圧力損失は小さくなります。ほとんどのバルブメーカーは、設計と使用のために、さまざまな圧力クラス、タイプ、公称サイズのバルブの流量係数値を製品仕様に含めています。流量係数の値は、バルブのサイズ、形状、構造によって異なります。また、バルブの流量係数は、バルブの開度によっても影響を受けます。異なる単位に応じて、流量係数にはいくつかの異なるコードと定量値があり、その中で最も一般的なものは次のとおりです。

• 流量係数 Cv: 15.6 ° c (60 ° f) で水がバルブを通過するときの 1psi 圧力降下における流量。
• 流量係数 Kv: 5℃～40℃の水の流れがバルブを通過して1barの圧力降下を生じるときの体積流量。

Cv値=1.167Kv

各バルブの Cv 値は、固体の流れの断面積によって決まります。

バルブ抵抗係数とは、バルブを通過する流体の抵抗損失を指し、バルブ前後の圧力降下（差圧△P）で示されます。バルブ抵抗係数は、バルブのサイズ、構造、キャビティの形状によって異なり、ディスク、シートの構造によっても異なります。バルブ本体チャンバー内の各要素は、抵抗を生成するコンポーネント（流体の回転、膨張、収縮、戻りなど）のシステムと考えることができます。そのため、バルブ内の圧力損失は、バルブコンポーネントの圧力損失の合計にほぼ等しくなります。一般的に、次の状況ではバルブ抵抗係数が増加する可能性があります。

• バルブポートが急激に拡大します。ポートが急激に拡大すると、流体部分の速度が渦流の形成、流体の撹拌、加熱などに消費されます。
• バルブポートの漸次拡大：拡大角度が40°未満の場合は、漸次拡大円管の抵抗係数は急拡大よりも小さくなりますが、拡大角度が50°を超える場合は、急拡大に比べて抵抗係数が15%～20%増加します。
• バルブポートが突然狭くなります。
• バルブポートはスムーズで均一なターンやコーナーターンを実現します。
• バルブポートの対称テーパー接続。

一般的に、フルボアボールバルブやゲートバルブは、配管システムとほぼ同じように、回転や縮小がないため流体抵抗が最も少なく、最も優れた流量を提供するバルブタイプです。